[发明专利]矿山专用高耐磨高铬合金铸铁磨球及其加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种水泥、火电、选矿等行业用的耐磨材料，具体地说是一种矿山专用高耐磨高铬合金铸铁磨球及其加工工艺。

背景技术

铬系合金铸球是广泛应用于冶金选矿、水泥、火力发电等行业的主要磨耗材料，在全国每年磨球消耗中，矿山行业消耗占64%，因此降低矿山业中磨球的消耗意义尤为重大。

目前国际矿业采用的大型磨机，大多为直径8m以上，选用的磨球为高铬磨球，含铬量为18%以上的超高铬白口铸球。而由于使用上述的大型磨机时铸球的冲击韧性较大，铸球易碎，并且铬属于贵重金属，铬含量增加时就会使生产成本相应增加。

国内矿用磨机直径较小，一般为2.5-5m，采用低铬（ZQCr2）铸球，铬含量为2%。低铬铸球为非淬火磨球，硬度低，冲击韧性低，耐磨差，碎球率高，生产效率低，资源浪费严重。

基于上述原因，矿山行业急需要研究开发一种高硬度、高耐磨性、高冲击韧度的磨球来替代目前矿山业普遍使用的低铬铸球。

中国发明专利说明书CN101705435A公开了一种“超硬高铬铸造磨球的生产工艺方法”，其磨球含铬量10-10.5%，铸球经四个阶段的加热保温，再经油淬、回火而成，使高铬磨球硬度达到HRC64-66，显著提高高铬磨球的韧性和耐磨性。但是，该生产工艺方法从工程材料学的角度来说，因为铬（Cr）含量较低，该工艺不能用于生产直径大于100mm的磨球，否则所生产的直径大于100mm的磨球，球心部淬不透，心部得不到全马氏体基体，从而使得表面和心部硬度差超过国家和行业标准规定（规定的洛氏硬度差为3）；另一方面，该工艺选用210-240℃的低温回火温度，使得产品淬火应力消除不彻底，成品球保持较大的淬火应力。这两点使得铸球在使用的过程中出现早期表面剥落或者碎球的现象，大大增加了球耗，增加生产成本，造成资源的浪费，降低生产效率。

申请号为2010102267269中国发明专利申请，公开了一种“高铬磨球及其二次变质加工工艺”，其磨球含铬量10-13%，通过特殊的二次变质处理工艺加工而成。但是，该生产工艺存在着铬（Cr）含量偏低，碳（C）含量偏高的现象，铬碳比（Cr/C）较低；另外，其回火温度为340-360℃，偏低，造成产品淬火应力不能彻底消除，使得铸球的硬度、冲击韧性和耐磨性能达不到最佳的组合，最终使得在使用过程中造成铸球的磨耗大，早期表面易剥落和碎球率高，这些问题都会导致生产效率降低、生产成本增加和资源的浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题，是提供一种矿山专用高耐磨高铬合金铸铁磨球及其加工工艺，针对我国矿山所用磨机一般为中型直径的国情，选择含铬量适中、含碳量较低的金属材料，保证铬碳比在7左右，以获得最高耐磨的金相组织马氏体（M）合金碳合物（M₇C₃）残余奥氏体（A_残），且三者的比例合理，保证了产品获得表面硬度、心部硬度、冲击韧性的最佳组合，最终使得产品的使用性能，耐磨性能达到最高，使用时的碎球率低、球耗低，从而实现矿山生产降低生产成本、提高生产效率的目的。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种矿山专用高耐磨高铬合金铸铁磨球，其化学成分及百分比含量如下：

C：2.00～2.30，         Si：0.30～0.80，        Mn：0.40～1.00，

Cr：12.50～14.00，     Re：0.02～0.03，        P：≤0.10，

S：≤0.06，                  Mo：≤0.20，             余量为Fe。

本发明还提供了上述高耐磨高铬合金铸铁磨球的加工工艺，它按照以下步骤顺序进行：

（1）铸造成型

将含有上述化学成分的物质熔炼成的金属液，浇注到预制好的金属铁模内成型，然后开箱取出铸球，再进行清理，磨浇口，得到毛坯球；

（2）油淬

将毛坯球在炉内加热到960-970℃，保温2-2.5h，然后进行油淬；在油中冷却至铸球温度为200℃，出油；

（3）回火

将淬火后的球在回火炉内加热回火，回火温度为410-420℃，保温6-6.5h，出炉，放入缓冷坑；缓慢冷却至200℃出坑，空冷至室温，得成品，即矿山专用高耐磨高铬合金铸铁磨球。

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于：